Космічна технологія хронометражу працює під землею і під водою

Рухи Сонця, Місяця і зірок вже давно використовуються для відстеження часу, і тепер інженери з Токійського університету запропонували новий спосіб використання космосу для точного відстеження часу, використовуючи потоки частинок космічних променів.

Для більшості з нас неточний хронометраж з різницею в кілька секунд не викликає серйозних проблем. Але в більш наукових, промислових і технологічних сценаріях відмінності в масштабі наносекунд можуть мати вирішальне значення. Точне визначення часу вимагає мережі GPS і атомного годинника, але ці системи дороги і працюють не скрізь - особливо під землею або під водою.

Нова технологія, описана японськими дослідниками, призначена для вирішення обох цих проблем. Вони називають це космічною синхронізацією часу (CTS), і вона працює, відстежуючи космічні промені в небі.

Космічні промені постійно приходять з глибокого космосу, і коли вони досягають Землі, вони взаємодіють з частинками в атмосфері, перетворюючи їх на потік інших частинок.

Однією з частинок є мюони, що володіють високою енергією, що дозволяє їм проходити крізь більшу частину матерії, тому вони проникають на кілька кілометрів углиб поверхні Землі і океанів.

Система CTS буде використовувати детектори мюонів для надзвичайно точної синхронізації годинника, навіть якщо деякі з годин будуть перебувати під землею або під водою.

Процес починається на висоті близько 15 км, де космічні промені вперше взаємодіють з атмосферою і виробляють потік частинок, у тому числі мюонів.

Ці мюони, кожен з яких має певну сигнатуру, засновану на конкретній події космічних променів, яка їх породила, можуть поширюватися на площі в кілька квадратних кілометрів, і будь-які пристрої CTS в цьому діапазоні можуть бути синхронізовані з одним і тим же потоком з точністю до 100 наносекунд.

Може здатися, що метод заснований на великій кількості випадковостей, наприклад таких, як спроба синхронізувати удари блискавки, але вчені кажуть, що удари космічних променів відбуваються дуже часто по всій планеті - близько 100 разів на годину на кожен квадратний кілометр Землі. Це означає, що мережа систем CTS може обслуговувати більшу частину світу, включаючи місця, недоступні для GPS.

Дослідники кажуть, що є й інші переваги. CTS набагато дешевше, ніж GPS: детектори мюонів коштують всього 100 доларів кожен, замість сотень тисяч для атомного годинника. А оскільки комічні промені неможливо створити штучно, системи CTS повинні бути набагато більш захищені від злому, ніж GPS.

"Принцип надійний, а технологія, детектори та електроніка синхронізації вже існують. Таким чином, ми змогли б реалізувати цю ідею відносно швидко ", - сказав Хіроюкі Танака, провідний автор дослідження.

«Синхронізація часу на основі супутників має так багато сліпих зон на полюсах, в гірських районах або під водою, і CTS може заповнити ці прогалини і багато іншого».

Дослідження було опубліковано в журналі Scientific Reports.